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影響鋼包滑板使用壽命的因素有哪些?

編輯:耐火澆注料   時間:2020-01-12    瀏覽:   
鋼包滑動水口耐火材料由上、下水口磚,上、下滑板磚和接縫泥料組成。上滑板磚固定在機構的固定框內。下滑 板磚和下水口磚安裝在滑動框內,通過機械操作可以前后移動,從而實現通過控制上下注孔間的重合程度來控制流注 量多少的目的。上、下滑板磚之間靠機構的張緊元件壓緊,使下滑板磚在移動過程中盡可能不使上、下滑板間產生間 隙,以防止滑板間漏鋼事故的發生。

由于滑板使用過程中反復經受鋼水的沖刷、化學侵蝕以及強烈的熱沖擊,因此,為滿足精確控流功能,滑板必須 具有耐高溫、強度高、抗侵蝕性能好、抗熱震性能好、抗氧化性高和蠕變小等優良特性。具體體現在以下方面:(1)高 溫下具有足夠的強度,以便能承受鋼液的靜壓力;(2)滑動面必須十分光滑,平整度不大于0.05mm,使之接觸嚴密,保 證澆注過程中不滲鋼;(3)必須抗沖刷、耐侵蝕、具有良好的熱穩定性能,以便能經受溫度的急劇變化以及鋼水和熔渣的 沖刷、侵蝕

影響鋼包滑板使用壽命的因素

1、熱應力及外力的作用

在澆注鋼水前,滑板磚溫度約為200~350℃;開澆后,滑板鑄孔溫度幾秒內迅速上升到1500℃以上,滑板經受劇 烈的熱沖擊。在熱應力作用下,不可避免要產生裂紋。如多爐使用必然反復經受熱沖擊作用,很容易造成在滑板磚工 作面產生裂紋、剝落。根據Ringery熱彈性理論得出初期抗熱應力斷裂系數R見式(1)。龜裂一旦產生便不斷擴展,這 種龜裂應力的阻力系數RST遵循Hasslman斷裂力學理論,見式(2)。


R=S(1-μ)/Eα(1)

RST=[γ(1-μ)/E0α2]1/2(2)

式中:S為抗拉強度;E為彈性模量;μ為泊松比;E0為無龜裂時的彈性模量;α為熱膨脹系數;γ為斷裂能。

式(1)和式(2)表明,材料的初期抗熱應力斷裂系數及龜裂應力的阻力系數越大,材料的熱膨脹系數和彈性模量越 小,龜裂就越難產生或擴展,材料的熱穩定性就越好。

2、高溫鋼水和熔渣的沖刷、侵蝕及燒氧清理鑄孔的影響

澆注過程中鋼水和熔渣的沖刷、侵蝕及燒氧工藝會造成滑板鑄孔擴徑、熔損侵蝕,從而使鑄孔擴大,滑痕處耐火 材料損失。特別是在澆注高錳鋼時,鋼水中錳與滑板耐火材料發生反應,見式(3)和式(4)。


MnO+SiO2=MnO·SiO2(3)

MnO+Al2O3=MnO·Al2O3(4)

根據MnO-Al2O3-SiO2相圖可知,MnO·SiO2是一種低熔點的化合物,其熔點為1291℃,在滑板使用溫度下不 耐沖刷;而MnO·Al2O3的熔點為1720℃,在澆鋼溫度下不生成液相,只是引起滑板工作帶MnO含量的微量增加,改 變了滑板中剛玉原有的結構。而澆注鈣處理鋼時滑板中的SiO2、Al2O3被鋼水中的鈣還原,反應見式(5)和式(6)。

2[Ca]+SiO2=2CaO+Si(5)

3[Ca]+Al2O3=3CaO+2Al(6)

生成的CaO會再和耐火材料中的SiO2、Al2O3反應,根據CaO-Al2O3-SiO2系相圖可知,2CaO·Al2O3·SiO2的 熔點為1584℃,CaO·Al2O3的熔點為1600℃,3CaO·Al2O3的熔點為1539℃,CaO·2Al2O3的熔點為1762℃,12C aO·7Al2O3的熔點只有1392℃,而且會造成滑板結構中鋁和鈣的配位數極不規則,且有大量的結構孔洞,這些低熔點 化合物在澆注溫度范圍內變成液相的可能性極大,生成的液相隨著鋼流而不斷流失,使鑄孔擴大,造成滑板損毀。即 使不生成液相,這些化合物的生成也會引起滑板工作帶鈣含量的微量增加,改變滑板耐火材料的組織結構,導致滑板 性能下降,影響其使用壽命。 燒氧清理鑄孔過程中,鋼水中鐵的氧化物和水口直接接觸,并通過氣孔、裂紋向內部擴散,與滑板磚中的剛玉、 莫來石相發生反應,生成低熔點的硅酸鹽,見式(7)和式(8)。

2FeO+SiO2=2FeO·SiO2

(7) FeO+Al2O3=FeO·Al2O3(8)

FeO·Al2O3的熔點為1780℃,在剛玉顆粒周圍形成尖晶石反應層,而鐵橄欖石2FeO·SiO2的熔點只有1205℃, 在澆鋼溫度下以液態存在,隨鋼流而不斷流失,使鑄孔擴大,導致滑板損毀。

3、滑動阻力、氧化、渣金屬滲入的影響

滑板工作時,上、下滑板間由于存在摩擦會產生磨損。為確保不漏鋼,滑板接觸面必須非常嚴密,而且要求滑板 間有一個特定的面壓,大小為0.5~1.0N/mm2。隨著鋼水和渣金屬的侵蝕和滲入,滑痕區摩擦增加,導致滑痕變得 粗糙,滑板調節鋼流時很容易產生湍流,也會使磨損加劇,其結果是在滑板間產生滲鋼。另外,在不低于500℃時, 碳的氧化使得材料強度降低、表面粗糙和摩擦加劇,嚴重者也會出現漏鋼現象。

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